武夷巖茶自動(dòng)化精加工生產(chǎn)線及其應(yīng)用

李良清

（武夷山香江茶業(yè)有限公司，福建武夷山354300）

然而，相比綠茶的茶葉加工設(shè)備，武夷巖茶精制加工設(shè)備落后，清潔化、自動(dòng)化程度較低等問題突出，未達(dá)到茶葉現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求[3]。目前武夷巖茶精制過(guò)程仍處于傳統(tǒng)手工和單機(jī)獨(dú)立作業(yè)的水平，各個(gè)環(huán)節(jié)主要依靠人工輔助完成，雖然實(shí)現(xiàn)了機(jī)械加工，但作業(yè)不連續(xù)，生產(chǎn)率低，衛(wèi)生條件存在隱患，工藝難以把控，加工出的茶葉品質(zhì)參差不齊，影響生產(chǎn)效益，無(wú)法滿足市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)武夷巖茶產(chǎn)品的要求。

為促進(jìn)茶葉精制加工由傳統(tǒng)手工、單機(jī)作業(yè)向自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，香江茶業(yè)有限公司經(jīng)過(guò)大量市場(chǎng)調(diào)研論證，率先引進(jìn)武夷巖茶全自動(dòng)精加工生產(chǎn)線，整條生產(chǎn)線采用全封閉不銹鋼制造，與茶葉接觸的設(shè)備采用食品級(jí)輸送帶，避免茶葉落地及與工人接觸，集衛(wèi)生、環(huán)保、節(jié)能于一體，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)全程控制，使武夷巖茶精制生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化、清潔化、自動(dòng)化、產(chǎn)業(yè)化，這對(duì)于武夷巖茶精制生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和茶產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展具有重大意義[4]。

1 武夷巖茶精加工生產(chǎn)線設(shè)備和工藝流程

1.1 生產(chǎn)線設(shè)備

根據(jù)武夷巖茶精制連續(xù)化加工生產(chǎn)的要求，香江茶業(yè)有限公司于2014年與福建安溪先鋒茶葉機(jī)械有限公司共同開發(fā)的武夷巖茶精加工自動(dòng)化生產(chǎn)線，生產(chǎn)線示意圖如圖1所示，主要設(shè)備配置見表1。

圖1 武夷巖茶精加工自動(dòng)化生產(chǎn)線示意圖Fig.1 Schematic diagram of Wuyi Rock Tea refined automatic procduction line

表1 武夷巖茶精加工自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備配置表Table1 Procduction line equipment configuration of Wuyi Rock Tea

該生產(chǎn)線于2015年1月正式建成投產(chǎn)，年產(chǎn)量可達(dá)4000噸。

1.2 生產(chǎn)線工藝流程

原料茶準(zhǔn)備→原料茶投入→滾筒勻堆→平面圓篩篩分選別→雙風(fēng)道風(fēng)選→色選→目視選別→儲(chǔ)茶→烘干→攤涼→靜電選別→柜式勻堆→開堆→二次篩分→金屬探測(cè)→稱重裝箱。

2 生產(chǎn)線關(guān)鍵設(shè)備及其功能

2.1 脈沖式濾筒除塵器

在茶葉加工的過(guò)程中，茶葉不可避免地會(huì)與設(shè)備接觸，篩分機(jī)、風(fēng)選機(jī)、色選機(jī)、勻堆機(jī)等不銹鋼設(shè)備在生產(chǎn)操作的過(guò)程中因摩擦產(chǎn)生金屬、植物和人工類粉塵，不但會(huì)對(duì)人體造成傷害，也會(huì)污染環(huán)境。脈沖式濾筒除塵裝置，具有凈化效率高、過(guò)濾面積大、過(guò)濾效果好、濾筒使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，連接在各個(gè)設(shè)備之間，起到去除茶葉生產(chǎn)過(guò)程中粉塵的作用。

2.2 滾筒勻堆機(jī)

滾筒勻堆機(jī)由滾筒、傳動(dòng)裝置、托輪裝置三部分組成。滾筒是該機(jī)的關(guān)鍵部件，決定該機(jī)性能及茶葉拼配質(zhì)量[5]。將各種形狀不同、數(shù)量不等或產(chǎn)地不同的半成品茶葉按比例拼配混合均勻，使混勻后的茶葉符合產(chǎn)品質(zhì)量要求。

2.3 磁力選別筒

茶葉掉落錐形磁筒時(shí)，高達(dá)1 T的強(qiáng)磁力能夠吸附茶葉中的鐵質(zhì)金屬，從而去除茶葉中夾雜的鐵質(zhì)。

2.4 平面圓篩機(jī)

茶葉通過(guò)篩框的平面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使大小不同的茶葉在篩面邊移動(dòng)邊分級(jí)，茶葉在機(jī)床上作往復(fù)、跳躍和豎起運(yùn)動(dòng)，分成不同篩號(hào)的茶葉。經(jīng)平面圓篩機(jī)篩選后的茶葉經(jīng)不同出茶口出料進(jìn)入下一道工序。

本次研究以PO2、PCO2、6 min步行實(shí)驗(yàn)、術(shù)后住院天數(shù)、胸管留置時(shí)間、胸管引流總量為效果判定指標(biāo)。6 min步行實(shí)驗(yàn)以病房區(qū)走廊內(nèi)的30 m為范疇，要求患者在下午3時(shí)到4時(shí)之間進(jìn)步行，并測(cè)試步行前后的脈氧、脈搏、血壓等指標(biāo)。同時(shí)，以Borg分級(jí)方法對(duì)胸外科患者的呼吸困難及全身疲勞情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，共劃分為四個(gè)等級(jí)：1級(jí)不足300 m；2級(jí)介于300 m到375 m；3級(jí)介于375 m到450 m；4級(jí)超過(guò)450 m。級(jí)別越高則說(shuō)明胸外科患者的心肺功能恢復(fù)情況越高，3級(jí)或者4級(jí)是心肺功能正常的表現(xiàn)。

2.5 雙風(fēng)道風(fēng)選機(jī)

雙風(fēng)道風(fēng)選機(jī)也叫多功能選別機(jī)。采用負(fù)壓吸風(fēng)的方式，利用風(fēng)力分選出輕、中、重物料及石頭、草莖葉、輕片等雜物，重量相近的落在一起，重量輕的（如草、葉片等）被吹得落在遠(yuǎn)處，重量重的（如沙石等）直接下落。符合要求的茶葉輸送至下道工序，較重的沙石類雜物經(jīng)漏斗掉入茶桶。

2.6 色選機(jī)

色選機(jī)利用光電技術(shù)讓茶葉在光源的作用下，根據(jù)茶葉光學(xué)特性的差異，出現(xiàn)光的強(qiáng)弱及顏色變化的工作原理，機(jī)器會(huì)吹出異色茶葉，從而將茶葉中的茶梗、黃片等雜物剔除，達(dá)到選別的目的。

2.7 烘干機(jī)

由2臺(tái)烘干機(jī)配置1臺(tái)攤涼機(jī)組成，目的是通過(guò)節(jié)能環(huán)保的電加熱系統(tǒng)達(dá)到降低茶葉中的水分含量，促使茶葉中的內(nèi)含物轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步提升茶葉的香氣，促使茶葉外形更加緊結(jié)、美觀。根據(jù)茶葉火候偏差和加工工藝的要求，烘干后的茶葉輸送到攤涼機(jī)進(jìn)行自然冷卻，降低溫度，便于勻堆。

2.8 靜電選別機(jī)

茶葉經(jīng)烘干機(jī)烘干后進(jìn)入靜電選別機(jī)進(jìn)行茶葉選別工作，其功能是通過(guò)電場(chǎng)力的作用去除茶葉中毛發(fā)類異物，起到潔凈茶葉的作用。

2.9 金屬探測(cè)

主要用以探測(cè)茶葉中的金屬雜物，如鐵、銅、鋁等，以及帶有金屬成分的鋁泊紙等，其原理是通過(guò)在探頭周圍產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)，當(dāng)金屬雜物進(jìn)入高頻電磁場(chǎng)時(shí)，引起電磁場(chǎng)產(chǎn)生能量損耗，探出雜物直接從廢料口篩出。

2.10 配套輔機(jī)設(shè)備

武夷巖茶自動(dòng)清潔化生產(chǎn)線所使用的輔助設(shè)備，包括平面輸送機(jī)、斜式提升機(jī)、振動(dòng)機(jī)、電子稱量等設(shè)備。自動(dòng)生產(chǎn)線所配提升機(jī)、平面輸送機(jī)全部采用食品級(jí)傳送帶，擋板采用不銹鋼板制作。電子稱量有儲(chǔ)料斗、輸送帶和電子計(jì)量秤組成，程序控制，具有計(jì)量準(zhǔn)確，性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。

2.11 中央控制系統(tǒng)

中央控制系統(tǒng)是整個(gè)茶葉生產(chǎn)加工車間的計(jì)算機(jī)控制中心樞紐。采用的是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)加工生產(chǎn)線的連續(xù)控制，以保障設(shè)備正常運(yùn)行，極大地提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的使用效率，簡(jiǎn)化了控制操作，降低了設(shè)備的運(yùn)行成本。

3 自動(dòng)化生產(chǎn)線與單機(jī)加工產(chǎn)品比較

3.1 感官品質(zhì)的比較

對(duì)一級(jí)貢品大紅袍按照智能清潔化精加工生產(chǎn)線加工出來(lái)的產(chǎn)品與用風(fēng)選機(jī)、色選機(jī)等單機(jī)精加工的武夷巖茶產(chǎn)品，按照GB/T 23776—2018標(biāo)準(zhǔn)由3位評(píng)茶師根據(jù)茶葉的外形、湯色、香氣、滋味與葉底五項(xiàng)因子進(jìn)行密碼審評(píng)，審評(píng)結(jié)果如表2所示，智能清潔化精加工生產(chǎn)線加工的產(chǎn)品的感官品質(zhì)超過(guò)單機(jī)生產(chǎn)的品質(zhì)，特別是外形上精加工生產(chǎn)線加工的產(chǎn)品更加壯實(shí)，碎末較少，滋味醇厚，巖韻顯，回甘快，葉底也更加勻齊，口感更加柔和；用單機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品，整碎度差，除湯色外，其他方面有所欠缺。

表2 不同精制加工方式制得的武夷巖茶（大紅袍）的感官品質(zhì)審評(píng)結(jié)果Table 2 Sensory evaluation results of Wuyi Rock Tea by different refined processing methods

3.2碎末率的比較

單機(jī)加工生產(chǎn)過(guò)程中，在人工手動(dòng)裝袋運(yùn)輸轉(zhuǎn)移以及堆放的過(guò)程中，不可避免地造成一些茶葉破碎，碎末較多。表3比較了不同精加工方式產(chǎn)生的茶葉碎末。單機(jī)加工每80 kg毛茶進(jìn)行精制產(chǎn)生碎末3.68 kg，碎末率為4.6%；采用自動(dòng)化生產(chǎn)，在操作的過(guò)程中減少了人員的操作，整個(gè)過(guò)程茶葉都在生產(chǎn)線內(nèi)進(jìn)行運(yùn)作，破碎少，每80 kg毛茶進(jìn)行精制產(chǎn)生碎末2.24 kg，碎末率為2.8%。精制過(guò)程采用自動(dòng)化生產(chǎn)線可有效減少碎末的產(chǎn)生。

表3 不同精制加工方式制得的武夷巖茶（大紅袍）的碎末比較Table 3 Comparison of Wuyi Rock broken tea by different refined processing methods

3.3 人工成本的比較

單機(jī)加工生產(chǎn)，投料、色選、風(fēng)選、裝袋勞動(dòng)強(qiáng)度大，需要輪換休息，至少需要10個(gè)人，每天生產(chǎn)5噸精制茶；而自動(dòng)化生產(chǎn)線加工生產(chǎn)只需要6人即可，與單機(jī)生產(chǎn)相比，每天可以節(jié)省600元人工費(fèi)用，且每天可生產(chǎn)10噸精制茶。

3.4 綜合性能比較

如表4所示，兩種精制加工方式的碎末率、生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度有很大不同。在感官品質(zhì)上，自動(dòng)化精制生產(chǎn)線生產(chǎn)的茶葉品質(zhì)更好更穩(wěn)定，而且碎末率和成本都較低。單機(jī)加工生產(chǎn)因?yàn)樾枰罅康娜藛T參與以及茶葉分裝、投料的多次操作造成茶葉碎末率高。如果企業(yè)運(yùn)用自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)10噸茶葉，碎末將減少1.8噸，按照每千克75元計(jì)算，可使企業(yè)增收13.5萬(wàn)元。

表4 不同精制加工方式的綜合性能比較Table 4 Comprehensive comparison of different refined processing methods

4 討論

生產(chǎn)實(shí)踐證明，文中介紹的生產(chǎn)線采用可控硅控制電爐電流，實(shí)現(xiàn)烘干機(jī)溫度的控制精度在0.5℃以內(nèi)，人工成本節(jié)約40%，生產(chǎn)效率提高50%，產(chǎn)品生產(chǎn)損耗率降低3%，設(shè)備每天最大通過(guò)量可達(dá)12噸，脈沖濾筒除塵器的過(guò)濾效率大于99%，不僅達(dá)到節(jié)能減排的環(huán)保要求，也更加有效地確保了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中每天生產(chǎn)4噸的武夷巖茶成品茶，品質(zhì)達(dá)到并超過(guò)原來(lái)單機(jī)生產(chǎn)的品質(zhì)要求，性能可靠，運(yùn)行良好，減少了茶葉加工的操作強(qiáng)度和對(duì)經(jīng)驗(yàn)的過(guò)度依賴，符合武夷巖茶生產(chǎn)和品質(zhì)要求，應(yīng)用該生產(chǎn)線生產(chǎn)的茶葉實(shí)現(xiàn)了加工的連續(xù)化、清潔化、自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。

隨著武夷巖茶市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，武夷巖茶加工單機(jī)和模塊正向多功能一體、簡(jiǎn)潔實(shí)用、控制便捷、節(jié)能環(huán)保、高效綠色的方向轉(zhuǎn)變。自動(dòng)、智能、清潔、低耗、多功能等已是生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢(shì)。精制自動(dòng)化生產(chǎn)線的引進(jìn)緩解工廠的用工壓力，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，提升茶葉衛(wèi)生安全和茶葉品質(zhì)，有助于提升茶產(chǎn)業(yè)的技術(shù)裝備水平，促進(jìn)武夷山茶產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。通過(guò)工藝參數(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化取得了產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益顯著提高的成效，具有較好的推廣意義。